Was ist Verdampfungswärme?
Die Verdampfungswärme, ΔH vap , manchmal auch als Verdampfungsenthalpie bezeichnet, ist die Energiemenge, die erforderlich ist, um eine Flüssigkeit am Siedepunkt in Dampf umzuwandeln. Diese Energie ist unabhängig von jeglichen Komponenten, die aus einem Temperaturanstieg resultieren. Die Verdampfungswärme wird oft bei Atmosphärendruck und normalem Siedepunkt gemessen, obwohl dies nicht immer der Fall ist. Da der Siedepunkt einer Flüssigkeit mit dem Umgebungsdruck variiert und die Verdampfungswärme auch von diesem Druck abhängt, muss die Verdampfungswärme einer Flüssigkeit temperaturabhängig sein. Zweidimensionale (2-D) Diagramme zeigen eine einfache, nahezu parabolische Beziehung für die meisten gängigen Flüssigkeiten.
Es gibt viele Einflüsse, die berücksichtigt werden müssen, wenn der Prozess des Siedens oder Verdampfens vollständig verstanden werden soll. Dazu zählen die intermolekularen Bindungskräfte wie die Van-der-Waal-Kräfte, zu denen zumindest die Londoner Dispersionskräfte zählen, und gegebenenfalls die viel stärkeren Wasserstoffbrückenbindungskräfte. Die für die Expansion des Gases erforderlichen Arbeiten müssen einbezogen werden. Darüber hinaus wurde die potentielle Energie der Flüssigkeit größtenteils in kinetische Energie im Gas umgewandelt. Es ist falsch anzunehmen, dass die gesamte kinetische Energie in Form von Translationsenergie vorliegt; Ein Teil davon wird zu Rotationsenergie und Vibrationsenergie.
Auf einer grundlegenderen Ebene ist ein Konzeptmodell vielversprechend, das erstmals 2006 in der Fachzeitschrift Fluid Phase Equilibria beschrieben wurde . In diesem Modell stimmten die empirischen Daten für 45 Elemente gut überein, wenn zwei Annahmen getroffen wurden: Die Oberfläche einer Flüssigkeit ist flexibel, und ein Partikel nutzt seine gesamte latente Energie, um sich von den Partikeln zu befreien, die sein Entweichen blockieren - dem Oberflächenwiderstand. In dieser Studie wurde die maximale Oberfläche, die ein Partikel in seiner umgebenden Flüssigkeit halten kann, für die Berechnungen verwendet. Kleine Abweichungen zwischen den Berechnungen und der Realität wurden in Form von Näherungen erklärt, wie beispielsweise die Hardball-Sphären-Näherung für Atome.
Die Verdampfungswärme ist für industrielle Destillationsapparate von erheblicher Bedeutung. Dies ist auch in Situationen von Bedeutung, in denen der Dampfdruck berücksichtigt werden muss, wie bei der Auslegung und Funktion von Dampfheizungsanlagen. Ein mathematischer Ausdruck von besonderem Interesse in dieser Hinsicht ist die Clausius-Clapeyron-Gleichung. Diese Gleichung kombiniert die Verdampfungswärme mit Systemdrücken und -temperaturen. Unter Verwendung der Gleichung kann aus einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Dampfdruck ein zweiter Dampfdruck bei einer anderen Temperatur bestimmt werden.